Данная серия статей посвящена моделированию МЭМС с помощью Matlab и Simulink и инструмента Coventor - MEMS+.

В этой статье рассмотрен революционно новый подход к проектированию высокопроизводительных МЭМС-устройств.

Итак, вначале несколько слов о мировом МЭМС-рынке.

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) - одно из наиболее перспективных направлений в современной электронике. За последние года рынок микроэлектромеханических систем преуспел. Объем производства и разнообразие МЭМC устройств постоянно растёт и развивается. С тех пор рынок растёт в среднем на один миллиард долларов в год. Прогнозируется и дальнейший рост в следующие несколько лет.

Данные диаграммы на рисунке 1 представлены Конгрессом по МЭМС в Европе.

Рисунок 1. МЭМС-рынок

По отраслям лидирует потребительский рынок, также хорошие перспективы имеет и рынок автомобилестроения. 

По последним данным Йоле Девелопмент (Yole Developpement) (Лион, Франция)  2020 года, глобальная выручка МЭМС будет расти в среднем на 7,4% с 11,5 млрд долларов в 2019 году до 17,7 млрд долларов в 2025 году. Сектор бытовой электроники будет демонстрировать уверенный рост, составляя 60% рынка. Также вырастит спрос на высокочастотные микроэлектромеханические системы, в связи с потребностями телекоммуникационного сектора, связанного с расширением диапазонов сотовой связи 5G и диапазона частот до 6 ГГц для WiFi.

На рисунке 2 - диаграмма современного МЭМС рынка по отраслям, из которого видно, что доля потребительской электроники и мобильной связи растет примерно на 21% в год.

Рисунок 2. Современный МЭМС-рынок по отраслям

Тем не менее, существует большая разница в циклах разработки мобильной и бытовой электроники. Типичный цикл проектирования составляет около девяти месяцев, однако они отличаются от традиционных циклов проектирования МЭМС-устройств.

Система CoventorMP позволяет использовать усовершенствованный рабочий процесс для проектирования и оптимизации MEMS-устройств с использованием MEMS+, MATLAB и Simulink (см. рис. 3). Раньше, чтобы воспользоваться преимуществами проектирования на основе моделей для МЭМС, инженерам приходилось вручную создавать поведенческие модели МЭМС пониженного порядка (ROM) либо из аналитических формул, либо из извлечения конечных элементов.

Рисунок 3. Решение для разработки МЭМС

Используя Coventor MEMS+ и интеграцию с интерфейсом MATLAB, инженеры МЭМС могут создать единую общую модель из трехмерных параметрических компонентов для исследования схемы управления вместе с МЭМС-устройством. Кроме того, общая модель может быть использована для конструкторских исследований, анализа производительности и эффектов корпусирования.

Данная серия статей демонстрирует этот рабочий процесс на примере МЭМС акселерометра с управляющей обратной связью, чтобы подчеркнуть преимущества этого подхода для повышения производительности. Мы используем эту модель в MATLAB и Simulink для:

1. Выбора лучшего соотношения между характеристиками для линейности и пропускной способностью за счет геометрических изменений;
2. Улучшение динамического диапазона и стабильности акселерометра с замкнутым контуром;
3. Использования схемы данных процесса, чтобы изучить влияние изменения процесса на управления и измерения частоты.
4. Исследование влияния температуры корпуса на смещение перегрузки.

Присоединяйтесь к нашим информационным ресурсам. Эти пространства объединяют инженеров-разработчиков МЭМС-устройств. Здесь мы публикуем интересные статьи и видео о проектировании МЭМС и применении САПР CoventorMP (CoventorWare и MEMS+), разбираем интересные пользовательские кейсы, а также держим Вас в курсе последних обновлений и новостей компании Coventor (Lam Reasearch).

Благодарим Вас за интерес к решениям компании Coventor!